Question

某物理“科技制作”小組裝配一臺小直流電動機，其額定電壓5V，額定電流0.5A，線圈繞阻小于1Ω．為了進一步研究其在一定電壓范圍內，輸出功率與輸入電壓的關系，需要進一步做實驗，請你幫助該小組完成該項工作．已知學校實驗室提供的器材有：
直流電源E，電壓6V，內阻不計；
小直流電動機M；
電壓表V₁，量程0～0.6V，內阻約3kΩ；
電壓表V₂，量程0～6V，內阻約15kΩ；
電流表A₁，量程0～0.6A，內阻約1Ω；
電流表A₂，量程0～3A，內阻約0.5Ω；
滑動變阻器R，0～10Ω，2A；
電鍵S一只，導線若干．
（1）首先要比較精確測量電動機的線圈繞阻r．根據合理的電路進行測量時，要控制電動機不轉動，調節滑動變阻器，使電壓表和電流表有合適的示數，電壓表應該選______．若電壓表的示數為0.1V，電流表的示數為0.2A，則內阻r=______Ω，這個結果比真實值偏______（選填“大”或“小”）．
（2）在圖方框中畫出研究電動機的輸出功率與輸入電壓的關系的實驗電路圖．（標明所選器材的符號）
（3）當電壓表的示數為4.5V時，電流表示數如圖所示，此時電動機的輸出功率是______W．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題目中的已知條件可知，電機兩端的電壓，則可選擇電壓表；由歐姆定律可求得內阻；根據電路的特點可分析實驗誤差；
（2）要測出輸出功率與輸入電壓的關系，可以采用分壓接法，由電壓表測電動機兩端的電壓，由P=UI求得功率；
（3）由圖可讀出電流表的示數，則由功率公式可求得電動機的總功率及內部電阻消耗的功率，則可求同電動機的輸出功率．
解答：解：（1）因電阻小于1Ω，電路中電流最大0.5Ω，故最大電流為0.5A，故應選取V₁，可以使讀數更準確；內阻r==0.5Ω； 因實驗中采用電流表外接法，故電流表示數偏大，使測量結果偏小；
（2）電路采用電壓表測電動機兩端的電壓，電流表測電流，由P=UI求得功率，則可得出輸出功率與輸入電壓的關系；答案如圖：
（3）由圖可讀出電路中電流I=0.40A，則電動機消耗的功率P=UI=4.5V×0.3985A=1.80W；電動機內部電阻上消耗的功率P₁=I²r=0.08W；則電動機的輸出功率P_出=1.80-0.08W=1.72W．
故答案為：（1）V₁，0.5，小；（2）如圖所示；（3）1.72．
點評：在儀表的選擇中要注意應使測量結果更準確和安全，故電表的量程應略大于電路中可能出現的最大電流；
在接法中要注意根據各電器內阻的大小，靈活選擇對應的接法．